基于物聯網的agv車載控制器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于物聯網的AGV車載控制器。本發明中基于物聯網的車載控制器使用車載24V電源，利用車載P1接口供電，通過車載電源接口模塊實現穩壓減壓供電，STM32W108處理器模塊與無線通信模塊實現數據通信，然后利用LED1和LED2顯示模塊進行顯示系統狀態，LED1為系統工作狀態，LED2為電源狀態，如果電能不足LED2就會變化。P6提供USB接口和STM32W108處理器編程接口，利用數據線連接USB和車載控制器可以對STM32W108處理器在線編程。本發明采用了物聯網技術的無線Zigbee，每輛自動導引車是一個Zigbee網絡中的路由節點，可以進行數據通信、參數設置和數據轉發。
【專利說明】基于物聯網的AGV車載控制器

【技術領域】
[0001] 本發明屬于物聯網無線控制【技術領域】，具體涉及一種是基于無線網絡的用于自動 導引車的控制裝置。

【背景技術】
[0002] 隨著工廠自動化、計算機集成制造系統技術的逐步發展以及柔性制造系統、自動 化立體倉庫的廣泛應用，AGV(Automated Guided Vehicle)即自動導引車作為聯系和調節 離散型物流系統以使其作業連續化的必要的自動化搬運裝卸手段，其應用范圍和技術水平 得到了迅猛的發展。AGV是以微控制器為控制核心、物聯網技術為支持、蓄電池為動力、裝有 非接觸導引裝置的無人駕駛自動導引運載車，其自動作業的基本功能是導向行駛、認址停 準和移交載荷。作為當代物流處理自動化的有效手段和柔性制造系統的關鍵設備，AGV已 經得到了越來越廣泛的應用。 目前AGV的導引方式可分為兩大類：車外固定路徑導引方式和自由路徑導引方式。車 外固定路徑導引方式指在行駛的路徑上設置導引用的信息媒介物，AGV通過檢測出它的信 息來得到導引，如電磁導引、光學導引、磁帶導引等；自由路徑導引方式是AGV上儲存著系 統布局上的尺寸坐標，通過識別車體當前方位，自主地決定行駛路徑，這類導引方式也稱為 車上軟件一編程路徑方式。其中車外固定路徑導引方式為常用方式。
[0003] AGV系統應用中主要有設備有四種，分別是車載控制器、站點呼叫器、集中協調器 和信息顯示器。AGV的控制指令一般是由站點呼叫器提出，經集中協調器發出，AGV的狀態 也通過通信系統送回集中協調器，通信系統有兩種：連續方式和分散方式。連續通信系統 允許AGV在任何時候和相對地面控制器的任何位置使用射頻方法或使用在導引路徑內的 通信電纜收發信息。如采用無線電、紅外激光的通信方法。分散式系統只是在預定的地點 如AGV呼叫站點、車載控制器、信息顯示器等，在特定的AGV設備與集中協調器之間提供通 信。一般來說，這種通信是通過無線網絡技術的方法來實現的，分散式通信方式的優點是價 格較便宜、通信可靠穩定。
[0004] AGV系統中車載控制器的主要功能是安裝在自動導引車輛上車輛控制器，車載控 制器的作用主要是控制車輛按規定的路由表行駛，當工位上需要材料運入或有做好的貨物 需要運出時，操作人員可以通過按站點呼叫器的按鍵，利用Zigbee無線網絡將按鍵的需求 傳輸到集中協調器，集中協調器根據當時車庫中車的情況，派送一種工位的站點呼叫器要 求的車類型，優化路徑，規定目的站點和沿路各道口的行為，并將這些信息通過Zigbee無 線網絡發給站點呼叫器、車載控制器和信息顯示器等AGV其他設備，集中協調器將路徑需 要的站點行為告訴自動導引車的車載控制器，在整個車輛自動行駛過程中車載控制器實時 上報車輛狀態和簡單的故障處理，同時保證數據可靠傳輸和集中協調器的命令正確執行。


【發明內容】

[0005] 本發明的目的在于提供一種適用于自動導引車輛系統中的核心控制器之一車載 控制器。車載控制器采用Zigbee無線通信、行走控制、故障報警、狀態顯示、命令發送等功 能，這種車載控制器利用車載物聯網技術實現自動導引車輛、集中協調器和信息顯示器之 間的信息傳輸。
[0006] 本發明涉及的基于物聯網的車載控制器包括車載電源接口模塊、STM32W108處理 器模塊、無線處理模塊、LED顯示模塊、RS485通信模塊和程序下載接口模塊。
[0007] 所述的車載電源接口采用通用的6芯航空接頭連接，將車載24V直流電源轉換成 VDD33接口電壓對整體系統進行供電，包括第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第四電 容C4、第五電容C5、第六電容C6、第一電阻R1、第一電阻R2、第一二極管D1、第一電感L1。 二極管D1的陰極接電壓轉換芯片IC665的第8引腳（PH)和第三電容C3的一端，電壓轉換 芯片IC665的第1引腳（BOOT)與第三電容C3的一端相連。第一電容C1、第二電容C2和第 四電容C4的一端接地，另一端與電壓轉換芯片IC665的第7引腳（VIN)相連。電壓轉換芯 片IC1的第6引腳接地，電壓轉換芯片IC665的第4引腳與第二電阻R2的一端相連，第二 電阻R2的另一端接地。第一電感L1的一端與電壓轉換芯片IC665的第8引腳（PH)相連， 另一端連接第五電容C5、第六電容C6和第一電阻R1的一端。第一電阻R1的另一端與電壓 轉換芯片IC665的第4引腳（BOOT)相連。第五電容C5和第六電容C6的另一端接地。
[0008] 所述的STM32W108處理器和無線處理模塊包括處理器芯片IC32、天線ANT_SMT ;處 理器芯片IC32的第1、2引腳接VDD33電壓V3. 3,處理器芯片IC32的第30、31、32引腳接 地，處理器芯片IC32的第37引腳接天線ANT_SMT。
[0009] 所述的RS485通信模塊包括芯片IC348、4芯插座P1。芯片IC348的第8引腳接 VDD33電壓V3. 3,第5引腳接地。芯片IC348的第1引腳UART_RXD接處理器芯片IC32的 第19引腳，芯片IC348的第4引腳UART_TXD接處理器芯片IC2的第20引腳，芯片IC348 的第2、3引腳接處理器芯片IC32的第12引腳，第十三電阻R13連接芯片IC348的第8引 腳，另一端接芯片IC348的第6引腳，第十五電阻R15的一端連接芯片IC348的第7引腳， 另一端接地；第十四電阻R14的兩端分別連接芯片IC348的第6、7引腳。芯片IC348的第 6引腳連接P1的第3腳，芯片IC348的第7引腳連接P1的第4腳。
[0010] 所述的LED顯示模塊包括兩個LED1、LED2、第i^一電阻R11、第十二電阻R12。第 i^一電阻R12的一端連接地，另一端LED2的陰極。LED2的陽極連接輸入電源VCC_24V。第 十二電阻R11的一端連接VDD33電壓V3. 3,另一端連接LED1的陽極，LED1的陰極連接處理 器芯片IC32的第11引腳（PA1)。
[0011] 所述的程序下載接口模塊包括芯片IC232、第一個三極管VT1、第二個三極管VT2、 第六電阻R6、第九電阻R9、第十電阻R10、第七電阻R7、第八電阻R8、第十七電容C17、第 十八電容C18、第十九電容C19、4芯插座P6。第十電阻R10的一端接芯片IC232的第23腳， 第十電阻R10的另一端接第二個三極管VT2的基極，第九電阻R9的一端接芯片IC232的第 13腳，第九電阻R9的另一端接第一個三極管VT1的基極，第六電阻R6的一端接VDD33電壓 3. 3V，第六電阻R6的另一端接第一個三極管VT1的集電極和芯片IC32的第7引腳，第一個 三極管VT1的發射極接地，第二個三極管VT2的集電極接芯片IC32的第15引腳，第二個三 極管VT2的發射極接地，第七電阻R7的一端接VDD33電壓3. 3V，第七電阻R7的另一端接 芯片IC232的第1引腳和芯片IC32的第18引腳，第八電阻R8的一端接VDD33電壓3. 3V， 第八電阻R8的另一端接芯片IC232的第5引腳和芯片IC32的第19引腳，第十七電容C17 的一端接地，第十七電容C17的另一端接芯片IC232的第1引腳，第十八電容C18的一端 接地，第十八電容C18的另一端接芯片IC232的第5引腳，第十九電容C19的一端接地，第 十九電容C19的另一端接芯片IC232的第17引腳，芯片IC232的第26、7、18、21、25接地， 芯片IC232的第17腳輸出VDD33電壓3. 3V，芯片IC232的第16腳連接P6的第3腳，芯片 IC232的第15腳連接P6的第2腳，芯片IC232的第20腳連接P6的第1腳，芯片IC232的 其他引腳都為懸空。
[0012] 與【背景技術】相比，本發明采用了物聯網技術的無線Zigbee通信設計方案，每輛自 動導引車是一個Zigbee網絡中的路由節點，可以進行數據通信、參數設置和數據轉發等功 能，利用Zigbee的安全特性將自動導引車輛組成一個安全、專用網絡，實時管理、上報自動 導引車輛的信息，單節點可以傳輸距離可達500米，傳輸數據速度可達250KBPS，上層協議 數據報文傳輸速度可達l〇〇f/m S，完全滿足工廠自動導引車輛的車載器要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1為本發明的整體電路結構示意圖； 圖2為圖1中的車載電源接口模塊示意圖； 圖3為圖1中的RS485通信模塊示意圖； 圖4為圖1中的RS485接口模塊示意圖； 圖5為圖1中的LED顯示模塊示意圖； 圖6為圖1中的STM32W108處理器模塊示意圖； 圖7為圖1中的程序下載接口模塊示意圖； 圖8為圖1中的程序下載接口電平轉換電路示意圖； 圖9為本發明的軟件流程圖。

【具體實施方式】
[0014] 本發明的目的在于提供一種適用于AGV系統中自動導引車的車載控制器，當自動 導引車處于行走情況下，如果車碰到十字路口或三叉路口時，車輛需要知道前進的行為，提 供車輛行走的路由表。本發明采用了物聯網技術的無線Zigbee通信設計方案，每輛自動導 引車是一個Zigbee網絡中的路由節點，可以進行數據通信、參數設置和數據轉發等功能， 利用Zigbee的安全特性將自動導引車輛組成一個安全、專用網絡，實時管理、上報自動導 引車輛的信息，單節點可以傳輸距離可達500米，傳輸數據速度可達250KBPS，上層協議數 據報文傳輸速度可達lOOf/ms，下行協議數據傳輸速度可達50f/ms，具有命令重發機制，車 載控制器可以保證可測本車與命令的正確執行。
[0015] 如圖1所示，本發明涉及的基于物聯網的車載控制器包括車載電源接口模塊3、 STM32W108處理器模塊1、無線處理模塊5、LED顯示模塊4、RS485通信模塊6和程序下載 接口模塊2。基于物聯網的車載控制器使用車載24V電源，利用車載P1接口供電，通過車 載電源接口模塊實現穩壓減壓供電，STM32W108處理器模塊與無線通信模塊實現數據通信， 然后利用LED1和LED2顯示模塊進行顯示系統狀態，LED1為系統工作狀態，LED2為電源狀 態，如果電能不足LED2就會變化。P6提供USB接口和STM32W108處理器編程接口，利用數 據線連接USB和車載控制器可以對STM32W108處理器在線編程。
[0016] 如圖2所示，本發明所述的車載電源接口采用通用的6芯航空接頭連接，將車載 24V直流電源轉換成VDD33接口電壓對整體系統進行供電，包括第一電容C1、第二電容C2、 第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5、第六電容C6、第一電阻R1、第一電阻R2、第一二極 管D1、第一電感L1。二極管D1的陰極接電壓轉換芯片IC665的第8引腳（PH)和第三電容 C3的一端，電壓轉換芯片IC665的第1引腳（BOOT)與第三電容C3的另一端相連。第一電 容C1、第二電容C2和第四電容C4的一端接地，另一端與電壓轉換芯片IC665的第7引腳 (VIN)相連。電壓轉換芯片IC1的第6引腳接地，電壓轉換芯片IC665的第4引腳與第二電 阻R2的一端相連，第二電阻R2的另一端接地。第一電感L1的一端與電壓轉換芯片IC665 的第8引腳（PH)相連，另一端連接第五電容C5、第六電容C6和第一電阻R1的一端。第一 電阻R1的另一端與電壓轉換芯片IC665的第4引腳（BOOT)相連。第五電容C5和第六電 容C6的另一端接地。
[0017] 如圖6所示，本發明所述的STM32W108處理器和無線處理模塊包括處理器芯片 IC32、天線ANT_SMT。處理器芯片IC32的第1、2引腳接VDD33電壓V3. 3,處理器芯片IC32 的第30、31、32引腳接地。處理器芯片IC32的第7引腳接/RESET，處理器芯片IC32的第15 引腳接BOOT，/RESET和BOOT通過程序下載接口模塊的CBUS2、CBUS0和VT1、VT2相連。處 理器芯片IC32的11引腳接LED1的陰極；處理器芯片IC32的18、19引腳分別接芯片IC232 的TXD、RXD的兩個引腳；處理器芯片IC32的37引腳接天線ANT_SMT，處理器芯片IC32的 其他引腳懸空。
[0018] 如圖3、4所示，本發明所述的RS485通信模塊包括芯片IC348、4芯插座P1。芯片 IC348的第8引腳接VDD33電壓V3. 3,第5引腳接地。芯片IC348的第1引腳UART_RXD接 處理器芯片IC32的第19引腳，芯片IC348的第4引腳UART_TXD接處理器芯片IC2的第20 引腳，芯片IC348的第2、3引腳接處理器芯片IC32的第12引腳，第十三電阻R13連接芯片 IC348的第8引腳，另一端接芯片IC348的第6引腳，第十五電阻R15的一端連接芯片IC348 的第7引腳，另一端接地；第十四電阻R14的兩端分別連接芯片IC348的第6、7引腳。芯片 IC348的第6引腳連接P1的第3腳，芯片IC348的第7引腳連接P1的第4腳。
[0019] 如圖5所示，本發明所述的LED顯示模塊包括兩個LED 1、LED2、第i^一電阻R11、第 十二電阻R12。第i^一電阻R12的一端連接地，另一端LED2的陰極。LED2的陽極連接輸入 電源VCC_24V。第十二電阻R11的一端連接VDD33電壓V3. 3,另一端連接處理器芯片IC32 的第11引腳（PA1)。
[0020] 如圖7、8所示，本發明所述的程序下載接口模塊包括芯片IC232、第一個三極管 VT1、第二個三極管VT2、第六電阻R6、第九電阻R9、第十電阻R10、第七電阻R7、第八電阻 R8、第十七電容C17、第十八電容C18、第十九電容C19、4芯插座P6。第十電阻R10的一端接 芯片IC232的第23腳，第十電阻R10的另一端接第二個三極管VT2的基極，第九電阻R9的 一端接芯片IC232的第13腳，第九電阻R9的另一端接第一個三極管VT1的基極，第六電阻 R6的一端接VDD33電壓3. 3V，第六電阻R6的另一端接第一個三極管VT1的集電極和芯片 IC32的第7引腳，第一個三極管VT1的發射極接地，第二個三極管VT2的集電極一端接芯 片IC32的第15引腳，第二個三極管VT2的發射極接地，第七電阻R7的一端接VDD33電壓 3. 3V，第七電阻R7的另一端接芯片IC232的第1引腳和芯片IC32的第18引腳，第八電阻 R8的一端接VDD33電壓3. 3V，第八電阻R8的另一端接芯片IC232的第5引腳和芯片IC32 的第19引腳，第十七電容C17的一端接地，第十七電容C17的另一端接芯片IC232的第1 引腳，第十八電容C18的一端接地，第十八電容C18的另一端接芯片IC232的第5引腳，第 十九電容C19的一端接地，第十九電容C19的另一端接芯片IC232的第17引腳，芯片IC232 的第26、7、18、21、25接地，芯片比232的第17腳輸出￥0033電壓3.3￥，芯片比232的第16 腳連接P6的第3腳，芯片IC232的第15腳連接P6的第2腳，芯片IC232的第20腳連接P6 的第1腳，芯片IC232的其他引腳都為懸空。
[0021] 本發明所采用的電壓轉換芯片IC665、處理器芯片IC32、芯片IC232、芯片IC348均 采用成熟產品，電壓轉換芯片IC665采用TI公司的TPS5430,處理器芯片IC32采用ST公司 的 STM32W108,芯片 IC348 采用 MAX 公司的 MAX3485CSA。P1 的 485 接口、P6 的 USB 接口接 插件都采用成熟的接插件，芯片IC323采用FTDI公司的FT232R，三極管VT1、VT2采用較為 常用的2N3904,二極管D1選用1N5408。
[0022] 本發明的軟件流程如圖9所示，每個車載控制器都具有唯一的ID值，通過Zigbee 無線網絡建立通信，可以快速獲取自動導引車的信息狀態，根據車輛上報的狀態管理中心 能發送命令給自動導引車；自動導引車沿磁帶導引行駛，當碰到十字路口時，車輛按上位機 給定的路由表信息執行動作，并將變化的狀態實時報給協調器。由于采用了車載物聯網的 通信協議，所以能夠實現本車、協調器與多輛鄰居車輛之間的多點通信，也可以采用廣播的 形式給所有車輛發布通知，為了保證所有命令得到正確執行，上、下層協議設計了可靠性傳 輸的機制。
【權利要求】
1.基于物聯網的AGV車載控制器，包括車載電源接口模塊、STM32W108處理器模塊、無 線處理模塊、LED顯示模塊、RS485通信模塊和程序下載接口模塊，其特征在于： 所述的STM32W108處理器和無線處理模塊包括處理器芯片IC32、天線ANT_SMT ;處理器 芯片IC32的第1、2引腳接VDD33電壓V3. 3,處理器芯片IC32的第30、31、32引腳接地，處 理器芯片IC32的第37弓丨腳接天線ANT_SMT ; 所述的車載電源接口采用通用的6芯航空接頭連接，將車載24V直流電源轉換成VDD33 接口電壓對整體系統進行供電，包括第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、 第五電容C5、第六電容C6、第一電阻R1、第一電阻R2、第一二極管D1、第一電感L1 ;二極管 D1的陰極接電壓轉換芯片IC665的第8引腳和第三電容C3的一端，電壓轉換芯片IC665的 第1引腳與第三電容C3的另一端相連；第一電容C1、第二電容C2和第四電容C4的一端接 地，另一端與電壓轉換芯片IC665的第7引腳相連；電壓轉換芯片IC1的第6引腳接地，電 壓轉換芯片IC665的第4引腳與第二電阻R2的一端相連，第二電阻R2的另一端接地；第一 電感L1的一端與電壓轉換芯片IC665的第8引腳相連，另一端連接第五電容C5、第六電容 C6和第一電阻R1的一端；第一電阻R1的另一端與電壓轉換芯片IC665的第4引腳相連； 第五電容C5和第六電容C6的另一端接地； 所述的RS485通信模塊包括芯片IC348、4芯插座P1 ;芯片IC348的第8引腳接VDD33 電壓V3. 3,第5引腳接地；芯片IC348的第1引腳UART_RXD接處理器芯片IC32的第19引 腳，芯片IC348的第4弓丨腳UART_TXD接處理器芯片IC2的第20引腳，芯片IC348的第2、3 引腳接處理器芯片IC32的第12引腳，第十三電阻R13連接芯片IC348的第8引腳，另一端 接芯片IC348的第6引腳，第十五電阻R15 -端連接芯片IC348的第7引腳，另一端接地； 第十四電阻R14的兩端分別連接芯片IC348的第6、7引腳；芯片IC348的第6引腳連接插 座P1的第3腳，芯片IC348的第7引腳連接插座P1的第4腳； 所述的LED顯示模塊包括兩個LED 1、LED2、第i^一電阻R11、第十二電阻R12;第i^一電 阻R12的一端連接地，另一端接LED2的陰極；LED2的陽極連接輸入電源VCC_24V ;第十二電 阻R11的一端連接VDD33電壓V3. 3,另一端連接LED1的陽極，LED1的陰極連接處理器芯片 IC32的第11引腳； 所述的程序下載接口模塊包括芯片IC232、第一個三極管VT1、第二個三極管VT2、第六 電阻R6、第九電阻R9、第十電阻R10、第七電阻R7、第八電阻R8、第十七電容C17、第十八電 容C18、第十九電容C19、4芯插座P6 ;第十電阻R10的一端接芯片IC232的第23腳，第十電 阻R10的另一端接第二個三極管VT2的基極，第九電阻R9的一端接芯片IC232的第13腳， 第九電阻R9的另一端接第一個三極管VT1的基極，第六電阻R6的一端接VDD33電壓3. 3V， 第六電阻R6的另一端接第一個三極管VT1的集電極和芯片IC32的第7引腳，第一個三極管 VT1的發射極接地，第二個三極管VT2的集電極接芯片IC32的第15引腳，第二個三極管VT2 的發射極接地，第七電阻R7的一端接VDD33電壓3. 3V，第七電阻R7的另一端接芯片IC232 的第1引腳和芯片IC32的第18引腳，第八電阻R8的一端接VDD33電壓3. 3V，第八電阻R8 的另一端接芯片IC232的第5引腳和芯片IC32的第19引腳，第十七電容C17的一端接地， 第十七電容C17的另一端接芯片IC232的第1引腳，第十八電容C18的一端接地，第十八電 容C18的另一端接芯片IC232的第5引腳，第十九電容C19的一端接地，第十九電容C19的 另一端接芯片IC232的第17引腳，芯片IC232的第26、7、18、21、25接地，芯片IC232的第 17腳輸出VDD33電壓3. 3V，芯片IC232的第16腳連接插座P6的第3腳，芯片IC232的第 15腳連接插座P6的第2腳，芯片IC232的第20腳連接插座P6的第1腳，芯片IC232的其 他引腳都為懸空； 所述的電壓轉換芯片IC665采用TI公司的TPS5430,處理器芯片IC32采用ST公司的 STM32W108,芯片 IC348 采用 MAX 公司的 MAX3485CSA，芯片 IC323 采用 FTDI 公司的 FT232R。
【文檔編號】H04W84/18GK104125284SQ201410370544
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月30日 優先權日:2014年7月30日
【發明者】任彧 申請人:杭州電子科技大學